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Procedimientos de Fabricación Tecnología Industrial I
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1.2.- Procedimientos de conformado mediante unión de piezas
En la mayoría de los casos, las máquinas, herramientas, útiles y mecanismos están compuestos
por varias piezas unidas entre sí para cumplir su función. En este capítulo se analizarán diferentes
formas de unión.
Tipos de uniones
Las uniones pueden ser de dos tipos:
• Desmontables: permiten separar las piezas con facilidad, sin romper el medio de unión ni las
propias piezas. Entre las más destacadas están las roscas, chavetas, lengüetas y pasadores.
• Fijas o no desmontables: se realizan con piezas cuyo desmontaje no se prevé durante la vida
útil de la máquina o estructura o, en otros casos, por seguridad o exigencia del diseño. Para
la separación de las piezas necesitamos romper el elemento de unión o, en muchos casos,
deteriorar alguna de las piezas. Destacan el roblonado, el remache tubular y los diferentes
tipos de soldaduras.
A continuación, se muestra una tabla con las uniones más utilizadas según el material:
Material Unión desmontable Unión fija
Metales
• Elementos roscados
• Pasadores
• Chavetas
• Ejes estriados
• Guías
• Remaches y roblones
• Piezas ajustadas a presión
• Soldadura
• Adhesivos
Plásticos • Elementos roscados. • Adhesivos
Madera • Elementos roscados
• Clavo
• Adhesivos
Textiles
• Botón y ojal
• Cremallera
• Tiras de velero
• Corchetes
• Costura
• Adhesivos
Cerámicos • Elementos roscados • Adhesivos
Pétreos • Adhesivos
• Cementos
1.2.1.- Uniones desmontables
1.2.1.1.-Elementos roscados
Los elementos roscados por excelencia son los tornillos y las tuercas, cuya utilización es muy
común en todo tipo de máquinas y mecanismos, con una gran variedad de formas y tamaños.
Se denomina rosca a cualquier elemento mecánico que disponga de un canal en forma de hélice
continua construido sobre un cilindro.
Según la posición de la hélice, distinguiremos entre tornillos y tuercas:
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• Si la hélice es exterior al cilindro, tendremos un tornillo
• Si la hélice es interior, obtenemos una tuerca.
Además de la posición de la hélice, hay que tener en cuenta otros factores como la forma del
filete (triangular, redonda, cuadrada,…), el número de entradas y el sentido de giro (rosca a derecha o
rosca a izquierda)
Los elementos más comunes son:
Tornillo pasante y tuerca
Un tornillo es un cuerpo cilíndrico con una cabeza en un extremo
para su enroscado; el otro extremo sirve para encajar mediante
esfuerzos de presión y giro, en una tuerca o en un hueco roscado. La
cabeza del tornillo y la tuerca suelen ser hexagonales, aunque pueden
tener otras formas.
Los tornillos constan de dos partes:
• Cuerpo o elemento de unión, que está roscado.
• Cabeza o elemento de apriete.
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Tornillos de unión
Son tornillos semejantes a los anteriores, pero se diferencian en que una de las
piezas tiene el agujero roscado, por lo que no se necesita tuerca.
Este tipo de unión se utiliza, generalmente, sobre piezas metálicas de un
considerable grosor donde practicar el agujero roscado.
Un caso particular son los tirafondos, son tornillos largos,
que se utilizan frecuentemente para unir entre sí piezas de
madera y carecen de tuerca, proporcionándoles una unión más
segura que los clavos.
Otro tipo de tornillo de unión, son los espárragos, que consisten
en una varilla roscada por ambos extremos, sin cabeza, con la parte
central sin roscar.
Se suelen fijar en piezas metálicas grandes o costosas, donde se
unen otras más simples que se van a desmontar con cierta
regularidad durante la vida del mecanismo.
Si durante el montaje o desmontaje se deteriora algún
elemento, siempre será el espárrago y nunca la rosca de la pieza
base.
Para llevar a cabo el montaje y desmontaje de un espárrago se
coloca una tuerca fijada mediante una contratuerca, haciendo girar
ambas simultáneamente mediante llaves de tubo.
Los pernos son tornillos de forma cilíndrica que, debido a su forma, pueden acoplarse a una
tuerca o a un orificio roscado. Para apretar se inmoviliza la cabeza y se hace girar la tuerca con una
llave apropiada.
Dependiendo de la función que realicen reciben distintos nombres:
A. Pernos de apoyo
B. Pernos de articulación
C. Pernos de anclaje
Los prisioneros son pequeños tornillos que se enroscan en una pieza, traspasándola y alojándose
en un hueco de otra segunda. De esta forma se evita que una pieza pueda girar o desplazarse
longitudinalmente respecto a la otra.
Tirafondos
Pernos
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1.2.1.2.- Arandelas
Las arandelas son elementos auxiliares que resultan imprescindibles en muchas aplicaciones que
emplean tornillos. Una arandela es una corona o anillo metálico que se usa para evitar el roce de las
piezas entre las que se coloca y asegurar su inmovilidad.
1.2.1.3.- Pasadores
Son piezas de forma cilíndrica o cónica que sirven para sujetar elementos de máquinas que van a
estar juntos.
Se utilizan cuando queremos impedir un movimiento o mantener dos o más piezas en la misma
posición relativa.
Los pasadores no están preparados para transmitir grandes esfuerzos. Es más, a veces interesa
que se rompan para evitar averías mayores. Ejemplo: pasadores de la cadena de una bicicleta
(mantienen unidos los eslabones de la cadena).
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Los cilíndricos se usan para posicionar una pieza respecto a otra, pero no la fijan.
Los cónicos y los elásticos y de aletas se usan como fijadores, la diferencia principal es que los
cónicos se alojan en agujeros calibrados y los de seguridad no.
1.2.1.4.- Chavetas y lengüetas
Se utilizan cuando se necesita conseguir que el movimiento de un árbol o eje sea solidario con
cualquier otro elemento de la máquina.
Las chavetas son unas piezas prismáticas, generalmente de sección rectangular, en forma de
cuña de acero que se interponen entre dos piezas para unirlas y hacer solidario el giro entre ellas.
Para ello es necesario realizar, previamente, un chavetero (ranura) en ambas piezas donde se
introduce una chaveta.
Las chavetas pueden ser transversales o longitudinales, según su colocación respecto al eje de
giro.
Dentro de esta clasificación existen distintos tipos normalizados de chavetas, según la función
que deben desempeñar.
Las lengüetas son una clase especial de chaveta de ajuste, por lo que también son piezas
prismáticas de acero que se fijan al chavetero , por medio de tornillos o mediante una forma especial
(lengüetas de disco).
La diferencia fundamental entre chavetas y lengüetas está en su
forma y en las caras empleadas para el ajuste.
� Las chavetas son de forma cónica y realizan el ajuste por
su cara superior en inferior
� Las lengüetas tienen sección recta y el ajuste se produce
por las caras laterales
Las lengüetas permiten el desplazamiento longitudinal de una pieza respecto de la otra ya que no
están sujetas, pero no permiten el giro axial.
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1.2.1.5.- Guías
Son piezas que se emplean en las máquinas y en otros aparatos para permitir que una pieza se
desplace en una dirección determinada con respecto a otra que se encuentra fija.
1.2.1.6.- Ejes estriados
Sobre una superficie cilíndrica, interior o exterior, se realizan una serie de ranuras, cuya
finalidad es transmitir grandes esfuerzos de giro entre dos piezas que encajan entre sí.
1.2.1.7.- Otros elementos
• Botón y ojal: Empleado en prendas textiles de vestir. El ojal es la abertura o corte que se
realiza en una de las partes a unir.
• Velcro: Son dos tiras de plástico que se pegan al ponerse en contacto entre sí. Para
separarlas basta con tirar de ellas.
• Corchetes: Son dos elementos metálicos que, presionados uno contra otro, permiten la
sujeción de dos prendas de vestir.
1.2.2.- Uniones fijas
Las uniones fijas más comunes son
• Remaches y roblones
• Adhesivos
• Ajuste a presión
• Soldadura
1.2.2.1.- Remaches y roblones
Un remache es una pequeña varilla cilíndrica con una cabeza en un extremo, que sirve para unir
varias chapas o piezas de forma permanente, al deformar el extremo opuesto al de la cabeza por
medio de presión o golpe, obteniendo en él otra cabeza. A este proceso se le llama remachado o
roblonado.
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El remachado puede realizarse a mano o mediante una remachadora, que puede ser manual o
mecánica.
Los remaches y roblones se fabrican de metal, de acero de bajo contenido en carbono, o de
materiales más dúctiles como el aluminio. Así se facilita la formación de la segunda cabeza del roblón
o remache denominada cabeza de cierre.
Es muy conocida su aplicación en la industria aeronáutica para fijas chapas a la estructura del
avión.
Los roblones son remaches grandes de diámetro superior a 10 mm. En este caso, el remachado
se realiza en caliente: se eleva la temperatura del roblón al rojo vivo, de manera que el material se
reblandece y se puede deformar fácilmente. (roblonado).
1.2.2.2.- Unión por ajuste a presión
Una unión por ajuste a presión o por aprieto es aquella que se realiza cuando el eje es más
grande que el hueco donde va a ir colocado. Esta unión impide el movimiento entre ambas piezas.
Podemos diferenciar pues, dos elementos: el eje es la pieza interior y el agujero es la pieza
exterior.
Dependiendo de la diferencia entre las dos medidas, el aprieto será más fuerte o más débil.
En el primer caso (fuerte), para introducir una pieza dentro de la
otra, será necesario calentar la pieza donde esté situado el agujero
para que se dilate y, seguidamente, poder introducir el eje con
facilidad. Cuando ambas piezas alcanzan la temperatura ambiente, la
unión estará realizada. Con este método se introduce, por ejemplo, el
bulón en la biela y esto, a su vez, en el conjunto biela-pistón de un
motor de automóvil en el que el bulón va fijo a la biela.
Para ajustes con poca diferencia se introduce una pieza en la otra
por medio de presión, ya sea aplicando un método manual o
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ayudándose de prensas hidráulicas.
Concepto de ajuste. La mayor parte de los productos fabricados por la industria están
compuestos por diversas piezas acopladas unas a otras. Para que el funcionamiento sea correcto será
necesario que unas piezas estén fijas y otras puedan girar libremente.
Dependiendo de las medidas de cada una se tendrá
• Cuando d < D existe lo que se denomina juego.
Juego = D - d. A este tipo de ajuste se le denomina
ajuste libre o móvil.
• Cuando d > D habrá lo que se denomina aprieto.
Aprieto = d – D. A este tipo de ajuste se le
denomina ajuste forzado o fijo.
1.2.2.3.- Adhesivo
Este tipo de unión se realiza interponiendo entre las dos superficies que se desea unir una capa
de material con alto poder de adherencia, que se denomina adhesivo.
Tras aplicar el adhesivo, las piezas se juntan y se presionan ligeramente hasta que el pegamento
se seca. A partir de este momento la unión es firme.
Los tipos de adhesivos son:
• Adhesivos naturales: de origen animal o vegetal. Son los más antiguos y menos
eficaces. Su uso decae.
• Adhesivos sintéticos: son los que más se emplean hoy en día, por ser más eficaces.
1.2.2.4.- Soldadura
La soldadura es un proceso de unión entre metales por la acción del calor, hasta que el material
de aportación funde, uniendo ambas superficies, o hasta que el propio material de las piezas se
funde y las une.
Si el material de aportación es similar al de las piezas, o no existe, se denomina soldadura
homogénea, y si es distinto, soldadura heterogénea.
Si no hay material de aportación a la soldadura homogénea se le llama autógena.
Heterogénea Con material de aportación diferente al de la pieza
Soldadura Con aporte de material similar al de la pieza
Homogénea
Sin aporte de material
Con la soldadura homogénea se consigue una unión mejor al fundirse las piezas y luego
enfriarse.
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En ocasiones se realizan precalentamientos o tratamientos térmicos posteriores a la soldadura
para evitar deformaciones o grietas.
Los diferentes tipos de soldadura que veremos son:
Soldadura homogénea Soldadura heterogénea
Tipo Aplicación Tipo Aplicación
Soldadura
oxiacetilénica o
autógena
Unión de chapas finas Soldadura blanda
Unión de componentes
electrónicos a circuitos
impresos
Soldadura
eléctrica por
resistencia
Unión de chapas en las
carrocerías de automóviles Soldadura fuerte
Unión de piezas y varillas
de pequeño espesor y
diámetro
Unión por arco
eléctrico o voltaico
Unión de perfiles metálicos
en la construcción.
Soldadura blanda (dulce)
Tipo: heterogénea
Temperatura de trabajo: menos de 400 ºC
Material de aportación: aleación de plomo y estaño, se
presenta en barras o rollos de hilo que funde a 230 ºC
Para que la unión sea posible, se aplica un material
desoxidante o fundente (una resina) que evita la formación
de óxidos y favorece la unión.
El soldador suministra el calor en la zona donde se va a
realizar la unión. Pero antes se recubre la zona con la resina
antioxidante (material desoxidante).
Se utiliza básicamente en unión de componentes electrónicos a circuitos impresos, unión de
cables eléctricos, de chapas de hojalata,…
Soldadura fuerte (amarilla)
Tipo: heterogénea
Temperatura de trabajo: hasta 800 ºC
Material de aportación: aleaciones de plata, cobre y cinc
(conocida como soldadura de plata) o de cobre y cinc.
Como material fundente desoxidante se emplea bórax
(tetraborato de sodio, cuya misión es bajar el punto de fusión).
Un soplete de gas aporta el calor necesario para la unión.
Este tipo de soldadura se lleva a cabo cuando se exige una
resistencia considerable en la unión de dos piezas metálicas y
para materiales que tengan punto de fusión alto, como acero,
fundición y bronces.
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Soldadura oxiacetilénica o autógena
Tipo: homogénea
Temperatura de trabajo: hasta 3000 ºC
Material de aportación: ninguno.
Para soldar es necesario fundir zonas a unir de los dos metales. (Luego se le añade el metal de
aportación en forma de varillas, en caso de que no sea autógena, que es también es posible).
Para realizar la soldadura se necesita el siguiente equipo
• Una botella de acetileno comprimido disuelto en acetona (para evitar explosiones) con
válvula de seguridad. El acetileno es un gas con un poder calorífico muy alto. Se desprenden
1300 kJ por cada 26 g del gas que alcanza temperatura de 3500 ºC.
• Una botella de oxígeno a gran presión. Tanto la botella de acetileno como de oxígeno llevan
válvulas de cierre y reducción, manómetros para medir la presión
• Tuberías: que suelen ser de goma flexible, que conducen el acetileno y el oxígeno hasta el
soplete. Suelen ser de distinto color para diferenciarlos.
• Soplete: se encarga de mezclar el oxígeno y el acetileno en las proporciones adecuadas,
reguladas por las dos válvulas situadas en el mango, para que la mezcla se queme
adecuadamente en la salida de la boquilla.
• Material de protección: guantes, gafas, ropa, etc.
• Puesto de trabajo: que suele ser una mesa acondicionada.
Lanza
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Soldadura eléctrica
Es el método de unión de piezas de acero más empleado. Este tipo de soldadura utiliza corriente
eléctrica para calentar la zona o puntos de unión, consiguiendo una temperatura superior a la de
fusión del metal.
Para ello se dispone de un potente transformador que suministra una elevada intensidad de
corriente (amperios), disminuyendo la tensión de alimentación (voltios).
Los métodos más utilizados son:
Soldadura eléctrica por arco voltaico: si dos conductores, unidos
cada uno a un polo de un generador, se acercan, llega un momento en
que, a una cierta distancia, salta un arco entre ambos. Este arco
produce una temperatura muy superior a la de fusión del acero.
El arco se crea entre una varilla de aporte de material, llamada
electrodo, que debe permanecer separada de la pieza a soldar para que
pueda saltar el arco, y, al mismo tiempo, desplazarse para que el
material se deposite en la zona que hay que unir.
I ~ 250 A
Tensión de salida
20V – 100V
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Soldadura por resistencia: Los metales se unen sin necesidad de material de aporte, es decir, por
aplicación de presión y corriente eléctrica sobre las áreas a soldar. La cantidad de calor a aportar,
depende de la resistencia eléctrica sobre dicha área. Este hecho, es un factor importante en este tipo
de procesos de soldadura y le aporta el nombre a dicho proceso.
Consiste en unir chapas o piezas muy finas sujetas entre dos electrodos, por los que se hace
pasar una corriente eléctrica que funde estos puntos.
Este tipo de soldadura se basa en el efecto Joule:
el calentamiento se produce al pasar una corriente
eléctrica a través de la unión. Los propios electrodos
son los que sujetan las piezas que hay que unir hasta
que los puntos se han solidificado.
